宝钢民用管道煤气输配系统用气负荷分析

　　1.管道煤气负荷分析的研究意义

　　随着国家经济水平的不断提高，我公司管辖区域管网的不断发展，煤气用户迅速的增加。由于我公司管辖区域内用户的用气情况各不相同，是不均匀的，它随着时、日、月的变化而变化，除此之外，还与煤气用户的性质、供气规模的大小、用户结构构成、人口流动状况以及居民的生活水平和生活习惯、国家节假日安排等因素有密切的关系。这些客观性因素使管道煤气系统从储气、调峰手段到管理和调度的方法发生了重大的变化。

　　另外，随着居民商品住宅的不断建设发展以及环境保护的要求，那些原先没有煤气管网的区域也将要面临着煤气管网的规划设计，储气设施选型建设等一系列问题。管道煤气负荷研究是管道煤气建设的基础性应用研究，不仅关系到煤气输配管网的规划设计、储气设备的选型等重要因素，还关系到煤气管网的合理管理运行和优化调度等问题，深化对我公司管辖区域内管道煤气用气规律以及负荷的研究是十分必要和具有重要意义的。

　　在管道煤气输配系统中，煤气负荷数据是重要的基础性数据。不论是对现有管道煤气输配管网的优化设计、优化运行，还是对新建管道煤气项目的规划设计、相关煤气设施和设备容量的确定以及整个项目的工程经济技术的分析都有着根本性的意义。其重要性具体表现在以下几个方面：煤气负荷是煤气管网设计、优化的基础、是储气设施设计的重要依据、是进行各项工程技术分析的重要依据、是进行经济调度的主要依据、是实现煤气输配管网现代化管理的重要依据、是煤气买卖双方签订“照付不议”销售合同的基础。综上所述，对我公司管辖区域内的管道煤气负荷的特性进行深入研究对我公司的日常煤气输配营运具有十分重要的实际意义。

　　2. 管道煤气负荷概述

　　2.1 管道煤气负荷概念及其分类。管道煤气负荷又称为煤气用量，是指管道煤气各个终端用户在一段时间内对煤气的需用量。煤气负荷的因此是体积比上时间。按照时间长短的不同通常可以划分为：年需用量、季度需用量、月需用量、日需用量和小时需用量等。这里的管道煤气用户主要是指居民生活用户、商业用户、工业企业生产用户、采暖通风和溴化锂空调用户。

　　通常来说，管道煤气负荷包括了煤气用气量和需用工况两大部分内容。煤气需用工况是指一段时间煤气负荷随着时间变化的情况;煤气需用工况表明了管道煤气用气的不均匀特性。煤气用气量指的是一段时间内管道煤气负荷的累计值，用气量的大小就是用气量指标，一般换算为热量单位来表述。常用的煤气负荷数据是其总量、幅值以及时间序列的变化。

　　按照不同的分类标准，可以将管道煤气负荷划分为不同的类型。通常来说，可以按照以下几个标准对管道煤气负荷进行分类：

　　按照煤气的不同使用性质来分，管道煤气负荷可以划分为居民用气煤气负荷、企事业团体用气煤气负荷、商业用气煤气负荷和工业用气煤气负荷。

　　按照时间跨度范围的长短，管道煤气负荷可以分为短期煤气负荷和中、长期煤气负荷。短期煤气负荷的时间跨度较短，通常是指小时负荷和日负荷两种，瞬时煤气负荷由于记录困难且在实际的应用中意义不大一般不予考虑;中、长期煤气负荷的时间跨度较长，一般指年负荷。

　　此外，按照时间跨度的另一种划分方法，也可将煤气负荷分为季节性负荷和常年性负荷。季节性负荷主要受一年中季节性的影响，主要是指夏季制冷性用气和冬季的采暖用气;常年性用气是指居民生活用气、商业用气和工业用气。

　　2.2 管道煤气负荷特点。管道煤气输配系统是一个多用途的系统，有着各种各样的用户，各用户之间独立供气，彼此之间的用气要求不一定相关，用气负荷规律也各不相同，煤气负荷随时都在变化着，动态的构成了管道煤气负荷的有机整体。

　　本质上说，由于煤气负荷随机性的变动，管道煤气输配系统的负荷是不可控的，但是由于具有相似的用户类型和用气目的，在一定程度上表现出一些相似的特性。

　　1、时间变化性。管道煤气负荷随着小时、日、星期、月、季节和年度的不同而变化;

　　2、随机变化性。在一定的区间内，管道煤气负荷会表现出某些相似的特性，但是由于影响因素的复杂性，会在某一时段发生异常的情况，具有较强的随机性;

　　3、周期性。管道煤气负荷围绕日、周、季节、年变化，具有很强的周期性波动;

　　4、连续性。管道煤气负荷是随着时间进行变化的一个连续性变量，是非离散的。

　　除了以上的特点之外，短期煤气负荷和中、长期煤气负荷也表现出与自己的一些特点来。

　　短期的管道煤气负荷通常包括小时负荷和日负荷两种(精确到分钟的瞬时煤气负荷在实际的研究中意义不大，一般不予研究)。小时煤气负荷以每天二十四小时为周期进行变化，呈现出强的周期性变化规律;由于影响管道煤气日负荷的变化因素较多，使管道煤气日负荷具有较强的随机性。中长期管道煤气负荷包括月负荷、季负荷和年负荷。月负荷一般以十二个月为周期，表现出很强的周期性变化规律;季节负荷与此类似，只不过其周期规律是以季度形式呈现。总的来说，中、长期煤气负荷弱化了短期煤气负荷的随机性，趋势性表现的更加明显。

　　2.3 管道煤气负荷相关影响因素。影响管道煤气负荷的因素很多，总的归结起来主要可以分为以下的几大类：

　　1、宏观的经济性因素。管道煤气输配系统的发展情况和我公司管辖地区的宏观经济性因素密不可分，该地区所处的地理位置、地方政府的政策、地区经济的发展情况、本地区能源结构状况等直接影响着煤气输配系统负荷的增长;例如，本地区的人口多少，工业的发展水平如何，第三产业的发展规模等等。这些都是管道煤气负荷特别是季节负荷和年负荷预测中要考虑的因素。

　　2、管道煤气用户的构成。管道煤气输配系统中包含着各种类型的用户，用户类型的不同意味着用户特点的不同，这也造成了用户用气工况的不同。随着管道煤气输配系统的发展，各类用户构成的比例也不断的发展变化，例如，煤锅炉改用煤气锅炉和溴化锂空调这些新的用户的增加必然会引起整个系统用气负荷规律的变化。

　　3、时间影响因素。在所有的影响因素中，时间影响因素最具有代表性。管道煤气输配系统设计的初衷就是满足人们的日常生活和工作，为其带来方便。人们的生活工作本身具有其自身固定的周期，这些周期反映到管道煤气的负荷中也呈现出于人们生活工作规律相似的周期性，例如，以每天二十四小时为周期的日周期中，中午和晚上两个时间段的用气负荷明显的上升，出现两个高峰;除此之外还有节假日周期等。

　　4、气候影响因素。在管道煤气输配系统的规模稳定情况下，气候因素，尤其是温度，是影响管道煤气输配系统负荷的主要因素。最明显的是夏季和冬季，这两个季节的煤气负荷与温度表现出明显的负相关性，即，夏季温度高，燃气负荷相对较低，冬天温度低，煤气负荷相对较高。

　　5、其他随机性因素。除了上述的因素，一些随机因素也会对城市燃气管道煤气输配系统的负荷产生影响，在此不再赘述。

　　3 .管道煤气负荷研究方法分析

　　对管道煤气负荷的研究主要是对管道煤气负荷的预测研究，核心就是利用现有的煤气负荷历史数据，在充分考虑整个管道煤气输配系统的扩容行、当地自然条件和社会经济发展水平、系统的运行特性的基础上，采用适当的方法和模型，在满足一定精度条件的要求下，对未来某段时间的负荷值进行估算。管道煤气负荷的预测一般包括短期负荷预测和中长期负荷预测。

　　现国内外对于管道煤气负荷的预测已经有二十多种方法，这些预测方法在不同的领域中得到了广泛的应用，发挥了巨大的经济效益和社会效益。常用的预测方法主要为：

　　时间序列法，这是基于历史煤气负荷基础上，按照时序进行预测的分析方法;时间序列模型可以分为自回归模型，简称为AR模型;动平均模型，简称为MA模型;自回归-动平均模型，简称为ARMA模型;累积式自回归-动平均模型，简称为ARIMA模型等。

　　灰色系统预测分析法，这种方法是依据灰色系统共的定义衍生出来的一种预测方法，由于其对历史负荷煤气负荷数据要求少，运算简便，检验方便等优点得到了广泛的应用。

　　神经网络预测法，这种方法是建立相应模型以历史数据对模型进行训练并进行预测;神经网络方法的引进对煤气负荷的预测来说是一个重大的历史突破，这种方法近年来也得到了广泛的应用，在此次基础上也衍生出了BP神经网络模型等预测方法。

　　模糊理论预测方法，这种方法是模仿人的思维模式基础上，基于模糊的推理，对难以建立精确数学模型对象的一种预测方法，这种方法具有其无可比拟的优势。

　　小波分析法，这种分析预测方法是二十世纪发展起来的发放，融合了泛函分析、调和分析等众多学科分支的精华，再加上管道煤气输配系统负荷本身的小时、日、月、季度、年的周期性规律，使小波分析法在煤气负荷预测中具有广泛的应用前景。

　　4.结束语

　　不同的煤气负荷分析方法各有其自身的优缺点和适用条件，没有一种煤气负荷分析方法能够适用于所有的地区管道煤气输配系统，也没有一种煤气负荷预测方法是绝对准确的(从理论上说任何一种预测方法都不能实现对煤气负荷的准确预测)，因此在实际的应用中需要结合区域内管道煤气输配系统的实际情况并结合工程技术人员的专业特长才能更好的分析。

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